Η Ενεργειακή Πρόκληση των Τεχνολογιών Υδρογόνου και Μηδενικών Εκπομπών Άνθρακα: Από την Παραγωγή Ενέργειας στις Μεταφορές

Η Ενεργειακή Πρόκληση των Τεχνολογιών Υδρογόνου και Μηδενικών Εκπομπών Άνθρακα: Από την Παραγωγή Ενέργειας στις Μεταφορές Α. Γ. Κωνσταντόπουλος ιευθυντής Ινστιτούτου Τεχνικής Χημικών ιεργασιών (ΙΤΧΗ ) Γ. Γιαννόπουλος, ιευθυντής Ινστιτούτου Μεταφορών (ΙΜΕΤ) Ε. Κακκαράς, ιευθυντής Ινστιτούτου Τεχνολογίας Στερεών Καυσίμων (ΙΤΕΣΚ) Εθνικό Κέντρο Έρευνας & Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ)

The East River from Shelton Hotels, 1928 Georgia O'Keeffe

Ενεργειακός Πόλος στο ΕΚΕΤΑ Ινστιτούτο Τεχνολογίας Στερεών Καυσίμων Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών ιεργασιών Ινστιτούτο Μεταφορών ΙΤΕΣΚ ΙΤΧΗΔ ΙΜΕΤ Για την αντιμετώπιση των προκλήσεων στον Ευρωπαϊκό ΧώροΈρευνας και την προαγωγή της διεπιστημονικής συνεργασίας στο ΕΚΕΤΑ

Πρόκληση: Βιώσιμη Ανάπτυξη γῆ μὲν ὁπόση πόσους σώφρονας ὄντας ἱκανὴ τρέφειν, πλείονος δὲ οὐδὲν προσδεῖ... Πλάτων, Νόμοι, 360 π.χ. Μείωση εκπομπών CO 2 (βελτίωση απόδοσης, δέσμευση & διαχείριση CO 2 ) CO2-SINK Ανανεώσιμα καύσιμα (Η 2, βιοκαύσιμα) Βιώσιμες μεταφορές (ενεργειακά & περιβαλλοντικά φιλική κινητικότητα)

Δέσμευση και Αποθήκευση CO 2 (CCS) Η έσμευση και Αποθήκευση του CO 2 (CCS) αφορά το διαχωρισμό του CO 2 από βιομηχανικές πηγές, την μεταφορά και αποθήκευση του σε κατάλληλο γεωλογικό σχηματισμό και την συνεχή παρακολούθηση του. Τρεις κύριες επιλογές για αποθήκευση του CO 2 : Ταμιευτήρες πετρελαίου/αερίου Αλατούχοι υδροφορείς Ανθρακωρυχεία COCRC, IPCC Special Report on CCS

Διεθνή Προταθέντα Έργα Δέσμευσης και Αποθήκευσης CO 2 (CCS) World Coal Institute (2008)

Δέσμευση και Αποθήκευση CO 2 (CCS) Δέσµευση και Αποθήκευση CO 2 στην Ελλάδα: Οι νέες µονάδες ηλεκτροπαραγωγής που θα εγκατασταθούν θα είναι έτοιµες για δέσµευση CO 2 (capture ready) Πτολεµαίδα Φλώρινα Λεκάνη Θεσσαλονίκης Μεσοελληνική Αύλακα Πηγή: GESTCO, 2003, European Potential for the Geological Storage of CO 2 Αλατούχοι Υδροφόροι Ορίζοντες Τοποθεσία Αποθηκευτική Ικανότητα (Mt CO 2 ) Πρίνος Παράκτια 1343 Δυτ. Θεσσαλονίκη Ηπειρωτική 459 Δυτ. Θεσσαλονίκη Ψαμμίτες Ηπειρωτική 145 Αλεξάνδρεια Ηπειρωτική 34 Μεσοελληνική Λεκάνη Ηπειρωτική 360 Σύνολο 2345 Σε πρώτη φάση αναμένεται η χρήση πλοίων για την μεταφορά του δεσμευόμενου CΟ 2 από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής Σε δεύτερη φάση μπορεί να αναπτυχθεί δίκτυο αγωγών μεταφοράς CΟ 2

Δέσμευση και Αποθήκευση CO 2 (CCS) Υποσχόμενες μελλοντικές τεχνολογίες CCS (2020-2035) Υγροί διαλύτες: Βελτιωμένοι διαλύτες (οικονομικοί, μη τοξικοί, με χαμηλή ενεργειακή κατανάλωση, προσαρμογή του σχεδιασμού της μονάδας για βέλτιστη χρήση των νέων διαλυτών Κύκλοι δέσμευσης με χρήση ασβεστολίθου (Carbonate looping cycles) Μεμβράνες: Ανάπτυξη φτηνότερων και πιο αποδοτικών μεμβρανών 4 t h 3 rd 2 nd 1 st Κρυογενικές τεχνολογίες για το διαχωρισμό και τη δέσμευση του CO 2 έσμευση CO 2 με χρήση μικρο-φυκών

Χάρτης Ενεργειακού Δυναμικού Ανανεωσίμων Πηγών DESERTEC White Paper (2007)

Παραγωγή Βιοκαυσίμων Καταλυτική υδρογονο-επεξεργασία τηγανελαίων φυτικών ελαίων και Παραγωγή συνθετικών βιοκαυσίμων (Αεριοποίηση, σύνθεση Fischer-Tropsch, υδρογονοπυρόλυση κηρού) Καταλυτική πυρόλυση βιομάζας για βιοέλαιο Ανάλυση κύκλου ζωής (Life Cycle Analysis) τεχνολογιών παραγωγής βιοκαυσίμων

Αλυσίδες Παραγωγής Η 2 για Ενέργεια & Μεταφορές in q H 2 (Inlet Flows) in q O 2 SP P SP λ Fuel Cell Anode T P MPC Cathode Ι SP p H 2 SP p Cat - + PID (Pressure Control) - + PID out q H 2 out q Cat Efficiency 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Αποδοτικότητα Άλυσίδας Project HyWays Greenhouse Gas Emissions [g/kwh] 0% 600 500 400 300 200 100 Central Decentral Central SMR Central Coal Central Decentral Electrolysis Electrolysis (with CO2- Gasification / Electrolysis Electrolysis Wind Εκπομπές / Pipeline (onsite) Wind / sequ.) / GH2 Pipeline / Wind / Pipeline (onsite) Wind / / CGH2 / CGH2 / Mobile Pipeline 2 Άλυσίδας / Filling Station / / CGH2 / CGH2 / Mobile H2 Filling CGH2 station / Mobile Mobile Stationary Stationary H2 distribution H2 production Feedstock transportation Feedstock production Central SMR (with CO2- sequ.) / Pipeline / CGH2 / Stationary Central Coal Central SMR Gasification / (with CO2 seq.) GH2 Pipeline / / Mix CGH2 in Stationary NG Pipeline / NG CGH2 / Stationary 0 Central Electrolysis Decentral Electrolysis Central SMR (with CO2- Central Coal Gasification / Wind / Pipeline (onsite) Wind / sequ.) / Pipeline GH2 Pipeline / / CGH2 / Mobile CGH2 / Mobile / CGH2 / Mobile Filling Station / Mobile Central Electrolysis Wind / Pipeline / CGH2 / Stationary Decentral Central SMR Electrolysis (with CO2- (onsite) Wind / sequ.) / CGH2 / Pipeline / CGH2 Stationary / Stationary Central Coal Gasification / GH2 Pipeline / Stationary Central SMR (with CO2 seq.) / Mix CGH2 in NG Pipeline / NG CGH2 / Stationary

Παραγωγή Η 2 από ανανεώσιμες πηγές Lorentzou and Konstandopoulos, in Solar Hydrogen and Nanotechnology, Wiley (2009)

Η τεχνολογία HYDROSOL Ευρωπαϊκό Έργο HYDROSOL Συντονιστής ΕΤΕΣΑ-ΙΤΧΗ /ΕΚΕΤΑ Descartes Prize (Mar. 7, 2007) IPHE Inaugural Technical Achievement Award (Jun. 13, 2006) 100 Global Ecotech Award-EXPO Japan (Sept. 1, 2005)

Αντιδραστήρας HYDROSOL-ΙΙ 100 kw (εγκαινιάστηκε στις 31 Μαρτίου, 2008) SSPS Tower of Plataforma Solar Almeria, Ισπανία

Καύσιμα από CO 2 και ηλιακό H 2 Η 2 Ο Η 2 Η 2 Ο Η 2 + ½ Ο 2 C C + O 2 CO 2 4Η 2 + CO 2 CΗ 4 +2H 2 O 3Η 2 + CO 2 CΗ 3 ΟΗ+ H 2 O Βιομάζα Οργανικά απόβλητα CO 2 Από ανακύκλωση/δέσμευση Καύσεις ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ Η2Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ CO2 A. G. Konstandopoulos. No reproduction without permission. Contact agk@cperi.certh.gr Konstandopoulos et al. (2007)

A. G. Konstandopoulos. No reproduction without permission. Contact agk@cperi.certh.gr Ηλιο-Θερμο-Χημικό Εργοστάσιο με βάση την Τεχνολογία HYDROSOL Παραγωγή Ηλιακών Καυσίμων (ανανεώσιμο H 2 και CH 4 ), Ανακύκλωση CO 2, Παραγωγή ηλεκτρισμού και αφαλατωμένου H 2 O

Ενεργειακό Μέλλον της EU-MENA Mare Nostrum (Reloaded) Solar thermal HYDROSOL Photovoltaic Wind Hydroelectric Biomass Geothermal Adapted from DESERTEC White Paper (2007)

Ερευνητική Υποδομή: «Ενεργειακός ιάδρομος» στο ΕΚΕΤΑ A. G. Konstandopoulos. No reproduction without permission. Contact agk@cperi.certh.gr Απαραίτητο Βήμα για την Αξιοποίηση της Τεχνολογίας Ηλιακού Υδρογόνου και την διεπιστημονική συνεργασία στο ΕΚΕΤΑ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΑ ΚΑΥΣΙΜΑ Ηλιακό Υδρογόνο Μεταλλικά νανοσωματίδια Βιοκαύσιμα 2 η ςγενιάς ΚΑΘΑΡΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ Προηγμένα συστήματα καύσης (HCCI) Τεχνολογία Ελέγχου Εκπομπών Υβριδικοί/Ηλεκτρικοί Κινητήρες ΒΙΩΣΙΜΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΕΣ Eco-driving Σχεδιασμός ταξιδίου Περιβαλλοντική διαχείριση κυκλοφορίας

Kastrinaki, Lorentzou & Konstandopoulos (2009) Structured Nanoparticles Ευχαριστώ για την προσοχή σας!